● 摘要
加速寿命试验(ALT)是在进行合理工程及统计假设的基础上,利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的可靠性信息进行转换,得到试件在额定应力水平下可靠性特征的可复现的数值估计的一种试验方法。其基本思想是利用高应力水平下的寿命特征去外推正常应力下的寿命特征,实现这个基本思想的关键在于建立寿命特征与应力水平之间的关系,借助这个关系才能实现外推的目的。对气动元件进行寿命试验是气动元件性能试验中的一项重要试验项目, 但在正常应力下的寿命试验不但需要投入大量的人力和物力,而且也延长了产品的研发周期,对企业和技术监督部门来说,在时间和经济上是一笔不小的负担。因而,探索一种切实可行的气动元件加速寿命试验方法已成为迫切的需要。本文介绍了加速寿命试验的理论基础,着重介绍了恒定应力加速寿命试验的组织和参数估计,并通过对A系列气缸进行故障机理分析,确定出了加速应力和故障模型,给出了加速试验条件的设计原则以及故障判断基准的确定与检测。最后设计出了气缸加速寿命试验的实施方案,通过具体完成11组试验,并对具体试验数据进行分析及参数估计验证了该方法的可行性。本文提出了气缸加速寿命试验的阿伦尼斯-威布尔模型,采用基于该模型的直接数值解析估计(MLE)和图像解析估计两种方法进行了参数估计,并分析了两种参数估计方法的优缺点,最后综合两种方法的优点提出了在图像解析估计的基础上采用数值解析估计的方法,即提高了参数估计精度,又使的数值解析估计方法可程序化。另外,本文开发了采用MATLAB GUI和Microsoft Excel混合编程的方法开发出了加速寿命试验数据统计处理软件。运用该软件计算出了形状参数、尺度参数、平均故障寿命MTTF和标准偏差的估计值及加速系数,并使得相关参数估计结果和加速模型可图形化。通过对运用加速模型估算出的正常应力下的特征寿命和正常应力下实际试验所得的特征寿命进行比较,验证了该方法的正确性。最后在气缸加速寿命试验方法的基础上,总结推断出了气动产品加速寿命试验的试验流程,数据统计方法,实际使用条件下寿命推算方法及注意事项。
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